(57)【要約】【課題】現像剤に対して非接触で、精度良く現像剤の流動性を検出することができるようにする。【解決手段】現像剤１３を搬送する搬送スクリュー１６，１７を有する現像装置において、搬送スクリュー１６，１７を軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂ間の空間部を出力光２０が通過するように配置された発光素子２１及び受光素子２２の対と、搬送スクリュー１６，１７駆動時の所定時間に受光素子２２が発光素子２１からの出力光２０を受光し、受光素子２２の検出出力がＯＮになるＯＮ時間を積算し、前記所定時間に対するＯＮ時間の割合に基づいて現像剤１３の流動性を検出する。【選択図】図２
2010033046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置において、
前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対と、
前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになるＯＮ時間を積算し、前記所定時間に対するＯＮ時間の割合に基づいて前記現像剤の流動性を検出する検出手段と、
を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置において、
前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対と、
前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになる毎のＯＮ時間の偏差を求め、求められた偏差に基づいて前記現像剤の流動性を検出する検出手段と、
を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置において、
前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対と、
前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになる回数とＯＮ時間とから１回のＯＮ時間の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて前記現像剤の流動性を検出する検出手段と、
を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記発光素子と受光素子の対が複数設けられ、
前記検出手段は、前記複数の対の各受光素子の検出出力と検出時間を総合して前記現像剤の流動性を検出することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
前記前記発光素子と受光素子の複数の対は各発光素子からの出力光が前記軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の異なる空間部を通過するように配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の現像装置において、
前記前記発光素子と受光素子の複数の対は各発光素子からの出力光が前記軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の同一の空間部を通過するように配置された前記対を含むことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記発光素子の発光部に付着した異物を除去する除去手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記受光素子の受光部に付着した異物を除去する除去手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記検出手段によって検出された前記現像剤の流動性から当該現像剤の寿命を判断する判断手段を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の画像形成装置において、
前記発光素子と受光素子が、前記現像装置が装着される画像形成装置本体側に設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像形成装置において、
前記現像装置が、前記発光素子から出射される出射光を現像装置内に導く入射窓と、前記出射光を前記受光素子側に導く出射窓とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像形成装置において、
前記入射窓及び出射窓の現像装置内部側の表面に付着した異物を除去する除去手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置の現像剤の流動性検出方法において、
前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対を備え、
前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、
前記受光素子の検出出力がＯＮになるＯＮ時間を積算し、
前記所定時間に対するＯＮ時間の割合に基づいて前記現像剤の流動性を検出すること
を特徴とする現像剤の流動性検出方法。
【請求項１５】
現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置の現像剤の流動性検出方法において、
前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対を備え、
前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、
前記受光素子の検出出力がＯＮになる毎のＯＮ時間の偏差を求め、
求められた偏差に基づいて前記現像剤の流動性を検出すること
を特徴とする現像剤の流動性検出方法。
【請求項１６】
現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置の現像剤の流動性検出方法において、
前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対を備え、
前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、
前記受光素子の検出出力がＯＮになる回数とＯＮ時間とから１回のＯＮ時間の平均値を算出し、
算出された平均値に基づいて前記現像剤の流動性を検出すること
を特徴とする現像剤の流動性検出方法。
【請求項１７】
請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の現像剤の流動性検出方法において、
前記発光素子及び受光素子の対が、前記現像装置又は当該現像装置が装着される画像形成装置本体に設置されていること
を特徴とする現像剤の流動性検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式によって画像を形成する現像装置、この現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、デジタル複合機などの画像形成装置、及び前記現像装置あるいは画像形成装置で使用される現像剤の流動性検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式で画像を形成する画像形成装置では、現像方式に１成分系の現像剤（トナー）を使用する１成分系現像方式、２成分系の現像剤（トナー＋キャリア）を使用する２成分系現像方式の大まかに分けて２つの現像方式がある。このうち、２成分系の現像方式の方が、キャリアを使用することによってトナーに対する帯電効率が良くいこと、また、カラーの画像形成への対応性に優れていることから、大半が２成分系の現像方式を採用している。
【０００３】
ところで、このような現像装置においては、現像剤の流動性が低下すると種々の問題が発生する。さらに、現像剤の流動性が過度に低下すると、
１）補給されたトナーが現像剤内に均一に拡散されず、トナー濃度にムラが発生する。その結果、前記トナー濃度のムラが画像上にも画像濃度のムラとして発生する。  
２）補給されたトナーが現像剤内に均一に拡散されず、トナー濃度が過度に高い現像剤が部分的に発生する。その結果、濃度が過度に高い部分ではトナーが飛翔し易く、画像形成装置の内外をトナーで汚す。  
３）現像剤を搬送する際にムラが発生し、それが外乱となって、トナー濃度検知精度を下げる。  
４）現像剤を搬送する搬送スクリューのトルクが上昇し、消費電力が増大する。  
等の問題が生じる。
【０００４】
また、流動性の低下は、
１）長期的な使用により、キャリアの表面にトナーの添加剤等が付着する。  
２）トナーの劣化により、トナーの表面特性が変化する。  
３）トナー濃度が過度に上昇する。  
４）トナー及びキャリアの帯電量が過度に上昇する。  
等が原因となっていると考えられる。
【０００５】
そこで、このような現像剤の流動性に着目した技術として例えば特許文献１ないし９に記載された発明が公知である。このうち、特許文献１には、現像槽内に複数の光検出素子を配置し、光を検出した素子番号によって現像槽内での現像剤上層表面の高さを検出し、現像剤量を測定する発明が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、現像剤に対して圧力検知素子を能動的に駆動し、その圧力を検出することによって現像剤の流動性を測定する発明が記載されている。
【０００７】
さらに、特許文献３ないし９には、
１）現像剤搬送スクリューのトルクを測定し、その変化量から求める。  
２）現像剤が所定区間を移動するのに要した時間を測定する。  
３）現像剤の嵩密度を測定する。  
４）現像装置内に、現像剤の流動性が悪いと搬送スクリュー羽の上のトナー量が多くなる構成を内蔵し、それにより現像剤の流動性を測定する。  
５）横波振動を発生する圧電振動子の振動方向と平行な面に粉体を接触させ、該圧電振動子の共振状態での電気的特性を検出し、該電気的特性の基準値に対する変化に基づいて前記粉体の流動性を検出する。  
等の発明が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１記載の発明は、複数の光検出素子の検出出力と検出位置から現像槽内における現像剤の量を測定することはできるが、流動性まで測定若しくは検出することはできない。
【０００９】
また、特許文献２記載の発明では、前述のように現像剤に対して圧力検知素子を能動的に駆動し、その圧力を検出することによって現像剤の流動性を測定できるとしている。しかし、この測定で測定されるものは、圧力検知素子の駆動に対応する流動性という意味に限定されたものである。現像装置において最も求められる流動性は、現像装置の搬送スクリュー及び搬送スクリューの駆動に対して示す流動性である。この両者は方向性を示す量であるが、現像装置のスクリュー駆動に対応する流動性を直接測定するようには構成されていない。
【００１０】
また、特許文献３ないし９記載の発明では、
１）現像剤搬送スクリューのトルク変化により現像剤の流動性をセンシングするのは精度が低い。  
２）現像装置の駆動が停止しているときから、ある点を現像剤が通過するまでの時間を測定しており、測定の開始として現像装置が停止している必要がある。しかし、現像装置の駆動開始直後の現像剤の挙動というものは安定していないため、この状態の現像剤で流動性を測定するには精度上問題がある。  
３）現像剤の嵩密度の変化を測定しても嵩密度は流動性で変わるのみではなく、トナー濃度でも変化する。仮にトナー濃度を磁気センサ等で測定しフィードバックしたとしても、トナー濃度の測定誤差が流動性測定の誤差として残ってしまい、精度上問題がある。  
４）流動性が悪いと撹拌羽の上のトナー量が多くなる構成を内蔵して測定しているものでは、流動性の検出部品にちょうつがいを有しているので、トナーがちょうつがい部に進入した場合は、ちょうつがい部の動きが抑制され、結果として、流動性測定にノイズが生じるという問題がある。  
５）圧電振動子を使用し、圧電素子の共振状態での電気的特性を検出するものでは、キャリアとトナーともに大きな帯電量を有し、現像ユニットの表面も、現像剤との摩擦により帯電量を有していることから、これらの帯電量が、結果として測定機器の電気的特性に対してノイズとなり、測定精度が低下する。  
などの問題がある。いずれにしても特許文献２ないし９に係る発明は、現像剤と測定機器あるいは測定に使用する部分が直接接触することから、その接触が測定に対して機械的又は電気的影響を及ぼし、測定精度を下げている。また、特許文献１記載の発明では、非接触で測定しているが、現像剤の流動性までは測定することはできない。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、現像剤に対して非接触で、精度良く現像剤の流動性を検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、第１の手段は、現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置において、前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対と、前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになるＯＮ時間を積算し、前記所定時間に対するＯＮ時間の割合に基づいて前記現像剤の流動性を検出する検出手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
第２の手段は、現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置において、前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対と、前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになる毎のＯＮ時間の偏差を求め、求められた偏差に基づいて前記現像剤の流動性を検出する検出手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第３の手段は、現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置において、前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対と、前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになる回数とＯＮ時間とから１回のＯＮ時間の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて前記現像剤の流動性を検出する検出手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記発光素子と受光素子の対が複数設けられ、前記検出手段は、前記複数の対の各受光素子の検出出力と検出時間を総合して前記現像剤の流動性を検出することを特徴とする。
【００１６】
第５の手段は、第４の手段において、前記前記発光素子と受光素子の複数の対は各発光素子からの出力光が前記軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の異なる空間部を通過するように配置されていることを特徴とする。
【００１７】
第６の手段は、第４又は第５の手段において、前記前記発光素子と受光素子の複数の対は各発光素子からの出力光が前記軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の同一の空間部を通過するように配置された前記対を含むことを特徴とする。
【００１８】
第７の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段において、前記発光素子の発光部に付着した異物を除去する除去手段を有することを特徴とする。
【００１９】
第８の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段において、前記受光素子の受光部に付着した異物を除去する除去手段を有することを特徴とする。
【００２０】
第９の手段は、第１ないし第８のいずれかの手段において、前記検出手段によって検出された前記現像剤の流動性から当該現像剤の寿命を判断する判断手段を備えていることを特徴とする。
【００２１】
第１０の手段は、第１ないし第９のいずれかの手段に係る現像装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００２２】
第１１の手段は、第１０の手段において、前記発光素子と受光素子が、前記現像装置が装着される画像形成装置本体側に設置されていることを特徴とする。
【００２３】
第１２の手段は、第１１の手段において、前記現像装置が、前記発光素子から出射される出射光を現像装置内に導く入射窓と、前記出射光を前記受光素子側に導く出射窓とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第１３の手段は、第１２の手段において、前記入射窓及び出射窓の現像装置内部側の表面に付着した異物を除去する除去手段を備えていることを特徴とする。
【００２５】
第１４の手段は、現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置の現像剤の流動性検出方法において、前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対を備え、前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになるＯＮ時間を積算し、前記所定時間に対するＯＮ時間の割合に基づいて前記現像剤の流動性を検出することを特徴とする。
【００２６】
第１５の手段は、現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置の現像剤の流動性検出方法において、前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対を備え、前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになる毎のＯＮ時間の偏差を求め、求められた偏差に基づいて前記現像剤の流動性を検出することを特徴とする。
【００２７】
第１６の手段は、現像剤を搬送する搬送スクリューを有する現像装置の現像剤の流動性検出方法において、前記搬送スクリューを軸方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根間の空間部を出力光が通過するように配置された発光素子及び受光素子の対を備え、前記搬送スクリュー駆動時の所定時間に前記受光素子が前記発光素子からの出力光を受光し、前記受光素子の検出出力がＯＮになる回数とＯＮ時間とから１回のＯＮ時間の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて前記現像剤の流動性を検出することを特徴とする。
【００２８】
第１７の手段は、第１４ないし第１６のいずれかの手段において、前記発光素子及び受光素子の対が、前記現像装置又は当該現像装置が装着される画像形成装置本体に設置されていることを特徴とする。
【００２９】
なお、後述の実施形態では、現像剤は符号１３、搬送スクリューは符号１６，１７に、スクリュー羽根は符号１６ｂ，１７ｂに、スクリュー羽根間の空間部は符号Ｖに、出力光は符号２０に、発光素子は符号２１に、受光素子は符号２２に、検出手段はエンジン制御部１１１及びＣＰＵ１０１に、判断手段はＣＰＵ１０１に、異物は符号２３に、除去手段は清掃部材２４に、現像装置は現像ユニット１９に、画像形成装置はカラープリンタＰＲに、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、現像剤に対して非接触で、精度良く現像剤の流動性を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における実施例１に係る画像形成装置としてのカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２】画像形成ユニットの基本的な構成を示す概略構成図である。
【図３】現像剤供給装置の現像剤収容槽を示す斜視図である。
【図４】実施例１の画像形成装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】高流動性の現像剤の流動性を検知するための構成を示す図である。
【図６】低流動性の現像剤の流動性を検知するための構成を示す図である。
【図７】高流動性の現像剤の光検知特性を示す図である。
【図８】低流動性の現像剤の光検知特性を示す図である。
【図９】受光素子の出力と現像剤の流動性の関係を示す図である。
【図１０】現像剤の流動性とトナー飛散や画像ムラ等の品質問題の発生量との相関を示す図である。
【図１１】複数の発光素子と受光素子の対を設けて現像剤の流動性を検出する例を示す図である。
【図１２】同一の断面空間（空間部）で複数の発光素子と受光素子の対を設けて現像剤の流動性を検出する例を示す図である。
【図１３】図１２とは検出状態が異なる複数の発光素子と受光素子の対による検出例を示す図である。
【図１４】清掃部材を備えた発光素子の斜視図である。
【図１５】清掃部材を備えた受光素子の斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態における実施例２の画像形成ユニットの構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本実施形態における実施例１に係る画像形成装置としてのカラープリンタの概略構成を示す図である。このプリンタは所謂間接転写方式のタンデム型の画像形成装置である。
【００３４】
図１において、プリンタＰＲは、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備える。Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの色順は、図１に限るものでなく、他の並び順であっても良くい。各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ、ほぼ共通の構成をしている。図２はその基本的な構成を示す概略構成図である。なお、図１に示した間接転写方式のタンデム型画像形成装置自体は公知なので、詳細な説明は省略し、概略及び本発明に関係する各部について説明する。
【００３５】
図１において、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの下方には、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの各感光体ドラム２の表面にＬＥＤ光を走査しながら照射する光書き込みユニット３が、上方には各画像形成ユニットのトナー像を重ね合わせて転写するように搬送する中間転写ベルト４がそれぞれ設けられている。中間転写ベルト４は画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの各感光体ドラム２と接触し、感光体ドラム２に対して中堅転写ベルト４を挟んで配置された１次転写ローラを含む１次転写ユニット５によって感光体ドラム２側の画像を中間転写ベルト２側に転写させる。中間転写ベルト４はベルト駆動装置によって図示反時計方向に移動する。中間転写ベルト４の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置６が接触するように配置されている。このクリーニング装置６により中間転写ベルト４上に付着したトナー等の異物が除去される。
【００３６】
１次転写ユニット５の右側には、転写紙にトナー像を転写する２次転写ユニット７が配置され、その上方にはベルト定着方式の定着ユニット８が設けられている。プリンタＰＲの下部には、転写媒体である記録媒体９が載置された給紙カセット１０ａ、１０ｂが配置され、また、プリンタＰＲの側面から手差しで給紙を行う手差しトレイ１０ｃが備えられている。なお、符号１０ｄは給紙カセット１０ａ、１０ｂから、あるいは手差しトレイ１０ｃから供給された転写紙を中間転写ベルト４上の画像とタイミングを取って送り出すレジストローラである。
【００３７】
また、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの上方には、トナー補給容器１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋが配置され、図示していない廃トナーボトル、電源ユニットなども設けられている。
【００３８】
図２は画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋのうちの１つを代表して図示したもので、各色について各部は共通なので、以下、色の添え字ＹＣＭＫは省略して説明する。画像形成ユニット１は、像担持体である感光体ドラム２と、感光体ドラム２に現像剤を供給する現像剤担持体である現像ローラ１２と、現像ローラ１２に供給される現像剤１３を供給する現像剤供給装置１９ａとを備えている。現像剤供給装置１９ａは、現像剤１３を収容する現像剤収容糟１４，１５と、現像剤収容槽１４，１５の中で現像剤１３を撹拌し、搬送する搬送スクリュー１６，１７を備え、現像剤供給装置１９ａと現像ローラ１２とにより、現像剤ユニット１９が構成されている。
【００３９】
現像剤１３は現像剤収容糟１４，１５の中に収容されている。現像剤収容糟１４，１５は、それぞれ両端部に現像剤の通過口が存在しており、それらが結合されているため、現像剤１３は両収容糟１４，１５間で移動することが可能である。図３の現像剤供給装置の現像剤収容槽の斜視図に示すように、現像剤収容糟１４，１５には、搬送スクリュー１６，１７がそれぞれ回転可能に設けられている。これにより、現像剤１３は、搬送スクリュー１６，１７により撹拌され、所定方向に搬送される。搬送スクリュー１６，１７は、互いに逆方向に回転しているため、現像剤１３はスクリューのピッチと回転方向に従って搬送され、現像剤収容糟１４，１５内を循環する。現像剤１３は循環しながら、図示しないトナー補給装置によりトナーが補給され、搬送スクリュー１６，１７により撹拌と搬送を受ける。
【００４０】
また、現像剤収容糟１５内の現像剤１３は、現像ローラ１２の内部に配置される図示しない磁極により引力を受け、現像ローラ１２へと供給される。これを一般に現像剤の汲み上げと称する。現像ローラ１２へ汲み上げられた現像剤は、ドクター１８により適度な分量（若しくは厚さ）に制限され、感光体ドラム２へと供給される。感光体ドラム２は潜像を担持しており、現像剤１３の供給により潜像部分にトナーが付着し、潜像が可視化される。このとき、現像剤１３は現像に使用した分のトナーを失う。現像を行った現像剤１３は、現像ローラ１２から剥離され、再び現像剤収容糟１５へと戻され、搬送スクリュー１７による撹拌と搬送を受ける。
【００４１】
図４は、本実施例１に係る画像形成装置の制御回路の構成を示すブロック図である。本実施例１に係るカラープリンタの制御回路は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＮＶＲＡＭ１０４、操作部１０５、電送制御部１０６、画像メモリ１０７、及び画像処理部１０８を備え、これらはバス１０９によってＣＰＵ１０１に接続され、ＣＰＵ１０１によって制御される。また、バス１０９には、前記定着部８、前記給紙部１０、排紙部１０ｅ、作像部１００及び入出力Ｉ／Ｏ１１０も接続され、同じくＣＰＵ１０１によって制御される。なお、入出力Ｉ／Ｏ１１０からはスタンドアローンのパソコン又はネットワークを介して接続されたパソコンからのプリントデータが入力され、あるいはスキャナから当該スキャナで読み取った画像情報が入力される。作像部１００は光書き込み部３及びエンジン制御部１１１を備え、エンジン制御部１１１は当該エンジン制御部１１１内の図示しないＣＰＵによって作像に関する後述の各ユニット、言い換えれば作像に係るプリントエンジンの制御を司る。したがって、前記ＣＰＵ１０１はメインＣＰＵとして機能する。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を有し、ＲＡＭ１０３をワークエリアとして使用しながらＲＯＭ１０２に格納されたプログラムを実行することにより画像形成装置全体及び各部の制御を行う。ＮＶＲＡＭ１０４は、製品データ保存用の不揮発性メモリとして機能し、その付け替えによりＰＣＢ交換時にも製品データを引き継ぐことができる。また、ＮＶＲＡＭ１０４は内部を複数エリアに分割して同一データを保存する方法で、ソフトウエア上の設定を行う。
【００４３】
操作部１０５はオペレータが本実施例１に係る画像形成装置の操作入力を行うためのものである。電装制御部１０６では、本画像形成装置の電装品のメカコントロール制御全般のＩ／Ｆを行う。さらに、画像メモリ１０７には画像処理のための画像情報及び画像処理後の画像情報が記憶され、画像処理部１０８によって処理すべき画像データ及び処理された画像データが格納される。
【００４４】
エンジン制御部１１１は、現像ユニット１９、１次転写ユニット５、２次転写ユニット７、感光体ドラム２、帯電ユニット（不図示）、クリーニングユニット（不図示）、除電ユニット（不図示）等の各部及び作像部１００における転写紙搬送を制御し、入出力Ｉ／Ｏ１１０から入力され、画像処理部１０８で処理された画像データを転写紙上に顕像として転写し、出力する。電子写真方式の画像形成手順は公知であり、図１に示したような間接転写方式のタンデム型画像形成装置も公知なので、ここでは、各部及び各部の動作の詳細は省略する。
【００４５】
前述のように構成されたプリンタの現像工程では、先ず、図示しない電源及び帯電機構により所定の電圧が図示しない帯電ローラに印加され、対向する感光体ドラム２表面を帯電する。所定の電位に帯電した感光体ドラム２表面には、引き続いて光書き込みユニット３により画像データに基づくＬＥＤ光が走査され、静電潜像が書き込まれる。感光体ドラム２表面の静電潜像を担持部分が現像ローラ１２位置に到達すると、感光体ドラム２表面の静電潜像にトナーが供給され、静電潜像部分にトナーが付着してトナー顕像が形成される。このような動作が各色の感光体ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの全てに所定のタイミングで行われ、各色の感光体ドラム２上にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。
【００４６】
記録媒体９は、給紙カセット１０ａ，１０ｂ、手差しトレイ１０ｃのいずれかから搬送され、レジストローラ１０ｄに到達したところで一旦停止する。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの画像形成動作タイミングで中間転写ベルト４上に、各感光体ドラム２上のトナー像を順次転写していく。このトナー像の転写は、中間転写ベルト４を挟んで各感光体ドラムと対向配置されている１次転写ユニット５の１次転写ローラから、図示しない電源より感光体ドラム２上のトナーの極性と逆の極性の電圧が印加されることで行われる。
【００４７】
そして、感光体ドラム２との対向位置を通過し、４色のトナー像が重畳されたトナー像は、レジストローラ１０ｄから送り出された記録媒体９上に、２次転写ユニット７で転写され、フルカラーの画像となり、定着ユニット８によって定着された後、排紙部１０ｅから排紙される。
【００４８】
図５及び図６は現像剤の流動性を検知するための構成を示す図である。
【００４９】
図２及び図５において、搬送スクリュー１６，１７には、当該搬送スクリュー１６，１７の本体部を挟んで両側に発光素子２１と受光素子２２が配置されている。本実施例１では発光素子２１はＬＥＤ素子であり、出力光２０はレーザ光である。なお、本実施例１のように発光素子２１の光はレーザ光であることが望ましいが、レーザ光に限定されるわけではなく、その他の光を使用した発光素子であっても良くい。発光素子２１と受光素子２２の相対的な配置は、出力光２０が搬送スクリュー１６，１７の軸部分１６ａ，１７ａから外れ、縦方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂの空間部Ｖを通るような箇所に設定される。具体的には、図２に示すように搬送スクリュー１６，１７の軸部分１６ａ，１７ａよりも上側を出力光２０が通るように現像剤収容槽１４の対向する壁部分に取り付けられている。なお、図では、下側に現像剤１３が溜まっていることから、搬送スクリュー１６，１７の軸部分１６ａ，１７ａの上側を出力光２０が通るように設定されているが、この位置は任意に設定される。
【００５０】
このような配置であれば、出力光２０は発光素子１９から受光素子２１へ到達するが、その出力光２０の通過路に現像剤１３が存在すると、出力光２０は、その現像剤１３に妨げられ、受光素子２１まで達しない（図５）。
【００５１】
現像剤１３の流動性が高い場合には、図５に示すように、現像剤１３は搬送スクリュー１６，１７のスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂから圧力を受け、この側が密になるが、流動性が高いため、均一且つ平滑な表面１３ａを維持できている。このとき、発光素子２１からの出力光２０は、現像剤１３に遮断され、受光素子２２に届かない。逆にいえば、そのような位置に発光素子２１と受光素子２２がセットされている。したがって、このような状態（現像剤の流動性が高い状態）では、図７に示すように、出力光２０は常に現像剤１３で遮断され、受光素子２２まで届かず、受光素子２２の出力はＯＦＦ状態を保つ。
【００５２】
一方、現像剤１３の流動性が低い場合は、図６に示すように、現像剤１３は搬送スクリュー１６，１７のスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂに押されたとき、現像剤１３の形状が山状になり、且つ、その形状を維持するようになる。結果として、スクリュー羽根１６ｂ，１７ｂに押される側に現像剤１３が密になり、対向する側は疎になる。すると、疎になった側は発光素子２１からの出力光２０が現像剤１３に遮断されないため、出力光２０は受光素子２２まで達する。
【００５３】
ここで、該受光素子２２が、発光素子２１からの出力光２０を受光している状態をＯＮ状態と称し、また、ＯＮ状態になっている時間をＯＮ時間と称する。また逆に、該受光素子２２が、発光素子２１の出力光２０を受信していない状態をＯＦＦ状態と称し、また、ＯＦＦ状態になっている時間をＯＦＦ時間と称する。このときの受光素子２２の出力は、図８に示すように、ＯＮとＯＦＦの繰り返しとなる。現像剤１３の流動性が低くなれば低くなるほど、現像剤１３は搬送スクリュー羽根１６ｂ，１７ｂに押される側で密となり、対向する側は疎になる。その結果、受光素子２２が出力光２０を受光する時間が長くなり、
ＯＮ時間÷（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）  ・・・（１）
の値が大きくなる。さらに（１）の結果に対して所定時間（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）におけるＯＮとなる回数で除算すると、ＯＮとなる時間の平均値が得られる。したがって、この平均値で見た場合も現像剤１３の流動性が低くなれば低くなるほど、値は大きくなる。
【００５４】
また、現像剤１３の流動性が低いと、現像剤１３の挙動にばらつきが大きくなるため、各ＯＮ時間が一定せず、ＯＮになったときの各ＯＮ時間がばらつき、ＯＮ時間のばらつき偏差も大きくなる。よって、前記（１）式、あるいはＯＮ時間の前記平均値、若しくは、ＯＮ時間の前記ばらつき偏差の大きさから、該現像剤１３の流動性を検出することができる。
【００５５】
前記（１）式の計算はエンジン制御部１１１の図示しないＣＰＵが実行する。また、平均値及びぱらつき偏差を求める場合もエンジン制御部１１１のＣＰＵが実行する。
【００５６】
すなわち、受光素子２２の出力と、現像剤１３の流動性の関係は、図９に示すようになる。図９では横軸は前記（１）式、あるいはＯＮ時間の前記平均値、若しくは、ＯＮ時間の前記ばらつき偏差を示し、縦軸は現像剤の流動性を示す。この図から受光素子２２のＯＮ時間の関する値と流動性との関係が分かる。
【００５７】
そこで、現像剤１３の流動性と、トナー飛散や画像ムラ等の品質問題の発生量との相関を予め検証しておく。図１０はこの検証結果を示す図である。図１０では、横軸を現像剤流動性、縦軸を品質問題発生量に取ってあり、横軸の正方向が、流動性が低くなる方向、縦軸の正方向が、品質問題発生量が増加する方向である。このように座標軸を取った場合、流動性の低さと問題発生量が正比例の関係になっていることが分かる。
【００５８】
この相関の程度は、その製品によって異なるため、この検証は製品毎に行っておく必要がある。そこで、予め製品毎に図８の特性と図９の検証を行っておき、ＮＶＲＡＭ１０４にテーブルとして格納しておく。そして、流動性を判断する場合、あるいは品質を評価する場合、ＣＰＵ１０１がエンジン制御部１１１のＣＰＵの前記ＯＮ時間に関する算出結果に基づいて前記ＮＶＲＡＭ１０４のテーブルを参照し、前記判断あるいは評価を行う。
【００５９】
ここで、例えば、ある製品において、品質問題が発生する流動性の閾値が点Ａとする。そして、その手前で、まだ品質問題にまで発展しないが、流動性が低下している点を点Ｂとする。点Ｂに達した時点で、ＣＰＵ１０１は、現像剤１３の流動性が低下し、寿命に近いことを検出する。その情報から、現像剤交換の表示を操作部１０５のディスプレイに出し、あるいは入出力Ｉ／Ｏ１１０を介してメーカー（サービス会社）側にその情報を送信し、このような問題の発生に対処する。すなわち、検出された現像剤１３の流動性の情報から、現像剤１３の寿命を決定し、現像剤交換若しくは現像ユニット交換時期の情報とする。これにより、ユーザは現像剤交換若しくは現像ユニット交換時期を正確に知ることができる。
【００６０】
図５及び図６に示すように現像剤１３は流動性の高低によってスクリュー羽根１６ｂ、１７ｂへの付着の状態が異なる。スクリュー羽根１６ｂ，１７ｂは一条であるが、軸方向に断面すると、所定のピッチで複数の羽根が並んでいる。現像剤１３の挙動は均一ではなく、偏差があり、極めてランダムである。そのため、図５及び図６に示すように１つのスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂ間の空間の状態からだけでは、搬送スクリュー１６，１７の全長に亘る現像剤１３の状態は分からない。そこで、本実施例１では、図１１に示すように複数の発光素子２１−１，２，３と受光素子２２−１，２，３の対を設け、より多くの測定データを取得することによって測定精度を高め、現像剤１３の流動性を検出するようにした。実際には、複数の発光素子２１と受光素子２２の対の検出結果の平均値を取って最終的な出力とし、この最終的な出力を図１０の特性で判断する。
【００６１】
本実施例１では、発光素子２１の出力光２０が通過する位置での現像剤１３の存在の有無を判別するようにしている。そのため、発光素子２１と受光素子２２の対が同一の断面空間（空間部）Ｖにおいて複数存在すれば、２次元的な現像剤１３の状態も捕捉することができる。例えば、図１２と図１３では、それぞれ、現像剤Ａと現像剤Ｂの形状が異なっている。現像剤Ａの方が流動性が悪く、よりスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂ側が密になっている。ここで、発光素子と受光素子の対がＡ−１、Ｂ−１のみであり、それぞれ同一個所に設けられ、その検出結果が同一であると、現像剤ＡとＢの差異は検出できない。
【００６２】
そこで、図１２及び図１３に示すように、２つ目の発光素子と受光素子の対Ａ−２，Ｂ−２を異なる位置に設けると、現像剤Ａでは、受光素子Ａ−２は出力光２０を受光し（図１２）、現像剤Ｂでは、出力光２０は点Ｂ−２で現像剤１３によって遮断されるため、出力光２０は受光素子Ｂ−２に達しない（図１３）。すなわち、現像剤Ｂの方が、現像剤１３の集積形状はなだらかな形状をしており、流動性が高いということを示している。同一断面空間Ｖにおいて発光素子と受光素子の光素子対の数が多ければ多いほど、より現像剤１３の形状を２次元的に特定し、結果として現像剤１３の流動性を正確に検出することができる。
【００６３】
図１４は発光素子の斜視図、図１５は受光素子の斜視図である。発光素子２１及び受光素子２２自体は公知であり、この実施例１では、光透過型素子として使用されている。このような光検知素子を画像形成装置や現像装置に使用した場合、発光素子２１の発光面２５、及び受光素子２２の受光面２６に、トナーやキャリア等の異物２３が付着する。このような異物２３が付着していると、正常な発光量の出力ができなくなり、また、正常な受光量の受光ができなくなる。そこで、本実施例１では、発光素子２１及び受光素子２２のそれぞれの発光面２５及び受光面２６に清掃部材２４を設置し、これを駆動させることによって前記発光面２５と受光面２６を常にクリアに保持することができる。その結果、異物付着による直接的な誤検知や検知出力の低下による誤検知の可能性を大幅に低下させることができる。清掃部材２４は発光面２５及び受光面２６の表面に沿って平行に移動するように設けられており、清掃部材２４の移動により異物２３を発光面２５及び受光面２６から排除することができる。
【００６４】
以上のように、本実施例１によれば、
１）現像剤１３の流動性に応じて受光素子２２の受信時間が変化するので、この受信時間の長短に基づいて現像剤１３の流動性を検出し、若しくは評価することができる。  
２）現像剤１３の流動性が低くなれば低くなるほど、現像剤１３は搬送スクリュー１６，１７のスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂに押される側で密、対向する側は疎になり、受光素子２２が出力光２０を受光する時間が長くなり、ＯＮ時間÷（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）の値、あるいはこの値をＯＮ回数で除算したＯＮ時間の平均値が大きくなる。また、現像剤流動性が低いと、現像剤の挙動にばらつきが大きくなるため、ＯＮ時間のばらつき偏差も大きくなる。そこで、前記値、前記平均値、前記ばらつき偏差の大きさに基づいて現像剤１３の流動性の検出、若しくは評価を行うことができる。  
３）現像剤の流動性が低下していき、限界の流動性に達する現像剤の寿命を検知することができるので、現像剤の寿命に達する前に、現像剤の交換を促すことができる。  
４）複数の発光素子２１と受光素子２２の対を設置することにより、取得できるデータ数の増加を図り、それらの平均値等を取ることにより、データの精度を上げることができる。  
５）複数の発光素子２１と受光素子２２が同じ検出空間の異なった位置における現像剤の有無を検出するので、現像剤の状態がより精度良く把握でき、これにより高精度の現像剤流動性の検出が可能となる。  
６）トナーやキャリア等の異物が発光素子２１あるいは受光素子に付着して一時的に正常な光検出ができなくなったとしても、清掃部材２４により異物を除去することができるので、安定した光検出を行うことができる。  
等の効果を奏する。
【実施例２】
【００６５】
前記実施例１では、発光素子２１及び受光素子２２は図２に示したように搬送スクリュー１６，１７の軸部分１６ａ，１７ａよりも上側を出力光２０が通るように現像剤収容槽１４の対向する壁部分に取り付けられている。この場合、現像ユニット１９の単体コストが、発光素子２１及び受光素子２２をユニット構成要素として含むため、その分高くなっている。現像ユニット１９は多くの場合消耗品であり、現像剤１３の寿命と共に交換される。そのような場合、現像ユニット１９を交換する毎に、発光素子２１と受光素子２２まで交換されるため、ランニングコストが上昇する。そこで、本実施例２では、発光素子２１と受光素子２２を画像形成装置本体側、ここでは、カラープリンタＰＲ本体側に設け、現像ユニット１９が交換されても、発光素子２１と受光素子２２は本体側に残るようにした。
【００６６】
図１６は実施例２に係る現像ユニット１９をカラープリンタＰＲ本体側に装着したときの状態を示す図である。同図において、現像ユニット１９はカラープリンタＰＲ本体内部の取り付け空間に装着されている。取り付け空間はカラープリンタＰＲ本体内部の内壁３０によって区画され、現像ユニット１９のユニット外装１９ｂの現像剤収容槽１４を収容した部分の壁面には２つの光透過窓、ここでは入射窓２１ａと出射窓２２ａが設けられ、透明な部材、例えばガラスが各窓に装着されている。
【００６７】
入射窓２１ａと出射窓２２ａを結ぶ線の内壁３０部分には、発光素子２１と受光素子２２がそれぞれ配置され、発光素子２１から出射された出力光２０は、入射光２１ａ、出射光２２ａを透過して受光素子２２に至るようになっている。本実施例２では、実施例１と同様に、発光素子２１と受光素子２２の相対的な配置は、出力光２０が搬送スクリュー１６，１７の軸部分１６ａ，１７ａから外れ、縦方向に断面したときに隣接するスクリュー羽根１６ｂ，１７ｂの空間部Ｖを通るような箇所に設定されている。
【００６８】
本実施例２では、図１６から分かるように入力窓２１ａはユニット外装１９の垂直な壁面に、出力窓２２ａは水平な壁面にそれぞれ設けられ、実施例１と同様の条件で現像剤の状態を検出できるようになっている。
【００６９】
その他の各部は、実施例１と同一であり、同等に機能し、同等に制御されるので、重複する説明は省略する。
【００７０】
なお、実施例２では、実施例１における清掃部材２４が入射窓２１ａと出射窓２２ａの内側に設置され、これを駆動させることによって前記入射窓２１ａと出射窓２２ａの内側の表面を常にクリアに保持することができる。その結果、異物付着による直接的な誤検知や検知出力の低下による誤検知の可能性を大幅に低下させることができる。清掃部材２４は例えば入射窓２１ａと出射窓２２ａの表面に沿って平行に移動するように設けられており、清掃部材２４の移動により異物２３を入射窓２１ａと出射窓２２ａの内側から排除することができる。なお、詳細には説明しないが、清掃部材２４の駆動は、現像ユニットの駆動と連動させて機械的に行うことができる。
【００７１】
以上のように、本実施例２によれば、実施例１の効果に加えて、
７）現像ユニット１９に発光素子２１及び受光素子２２が搭載されていないので、現像ユニット１９のコストをその分下げることができる。  
８）入射窓２１ａと出射窓２２ａを内側から清掃する清掃部材２４を備えているので、異物を排除することが可能となり、入射窓２４及び出射窓２５の光の透過率の低下を抑制し、精度の高い検出精度を保証することができる。  
等の効果を奏する。
【００７２】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。
【符号の説明】
【００７３】
１３  現像剤
１６，１７  搬送スクリュー
１６ｂ，１７ｂ  スクリュー羽根
１９  現像ユニット
１９ｂ  外装
２０  出力光
２１  発光素子
２１ａ  入射窓
２２  受光素子
２２ａ  出射窓
２３  異物
２４  清掃部材
３０  内壁
１１１  エンジン制御部
１０１  ＣＰＵ
ＰＲ  カラープリンタ（画像形成装置）
Ｖ  スクリュー羽根間の空間部（同一の断面空間）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特許第２９８６００１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６５９０号公報
【特許文献３】特開平１１−２５８８９７号公報
【特許文献４】特開平１１−１６０９７８号公報
【特許文献５】特開２０００−０１０４２４号公報
【特許文献６】特開平０６−０５９５７１号公報
【特許文献７】特開平２００６−２２０９０９号公報
【特許文献８】特開平０６−１６７８８６号公報
【特許文献９】特許第３１９６０４７号公報
【図１】
2010033046.tif 000003
【図２】
2010033046.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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